PT100787B

PT100787B - Processo para a preparacao de granulados de adubo revestidos por membrana

Info

Publication number: PT100787B
Application number: PT100787A
Authority: PT
Inventors: Horst Burger; Michael Jaschkowitz; Bernhard Kloth; Wilhelm Kohl; Holger Wegener; Peter Wehr
Original assignee: Aglukon Spezialduenger Gmbh
Priority date: 1991-08-20
Filing date: 1992-08-19
Publication date: 1999-07-30
Also published as: ATE154341T1; GR3024189T3; CZ36794A3; DE59208613D1; NO940386D0; ZA926284B; CZ282958B6; EP0599927A1; HU9400479D0; HU218166B; AU652663B2; RU2091357C1; NO940386L; EP0599927B1; IL102868A; ES2104939T3; FI940776A0; FI114703B; WO1993004017A1; AU2439992A

Description

DESCRIÇÃO

DA

PATENTE DE INVENÇÃO

N.° 100 787

REQUERENTE: AGLUKON spezialdunger GmbH, alemã, industrial e comercial, com sede em Heerdter Landstr.199 D-4000 Diisseldorf 11, República Federal Alemã

EPÍGRAFE: PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE GRANULADOS DE

ADUBO REVESTIDOS POR MEMBRANA

INVENTORES: Dr. Horst Burger, Michael Jasch Kowitz,

Dr. Bernhard Kloth, Dr. Wilhelm Kohl, Holger Wegener e Peter Wehr

Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.

República Federal Alemã em 20 de Agosto de 1991, sob o

N². P 41 27 459.8.

INPI. MOD. 113 RF 16732

Descrição referente à patente de invenção de AGLUKON spezialdunger GmbH, alemã, industrial e comercial, com sede em Heerdter Landstr. 199, D-4000 Dússeldorf 11, República Federal Alemã, (inventores: Dr. Horst Burger,

Michael Jaschkowitz, Dr. Bernhard Kloth, Dr. Wilhelm Kohl Holgér Wegener e Peter Wehr, residentes na República Federal Alemã), para, PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE GRANULADOS DE ADUBO REVESTIDOS POR MEMBRANA

DESCRIÇÃO

A invenção refere-se a um processo para a preparação de granulados de adubo revestidos por membrana destinados à nutrição de plantas.

Uma nutrição de plantas moderna, ecológica e adequada baseia-se hoje em dia cada vez mais nos adubos de longa duração, que se caracterizam por uma modificação química dos nutrientes ou pelo revestimento de granulados de adubo solúveis .

Encontram-se descritos em numerosas patentes adubos revestidos de longa duração. Para tal utilizam-se, entre outros, como materiais de revestimento resinas de urei-formaldeído, PE, PP, resinas alquídicas, resinas de epóxido e, mais recentemente, resinas de poliuretano (p. ex. DE 3 544 451. US 3 264 088, GB 1 011 463, EP 0 276 179, DE 2 834 513, US

223 518, NL PS 129 279). Com os sistemas mencionados conseguiu-se mais ou menos modificar a libertação dos nutrientes ao longo do tempo, podendo controlar-se os períodos de libertação para tempos mais curtos ou mais longos.

A desvantagem dos processos conhecidos é que, até agora, não se tem conseguido controlar completamente os parâmetros necessários para uma nutrição adequada das plantas, como por exemplo a homogeneidade da camada de revestimento do grândulo, a resistência física e a insensibilidade à geada. Principalmente, não se conseguiu até agora, no caso de misturas salinas especiais, controlar a libertação de cada um dos nutrientes de modo que, por exemplo o potássio seja libertado muito mais tarde que o azoto.

pbjectivo da invenção é o de ultrapassar estas conhecidas desvantagens. Descobriu-se então um processo de produção industrial económico que permite preparar um granulado fisicamente resistente e estável à geada com maior homogeneidade da camada de revestimento, a partir do qual a libertação dos nutrientes se processa de um retardado segundo a lei de difusão de Fick.

Uma condição necessária para a obtenção de um melhor resistência mecânica é a escolha de um material de revestimento altamente resistente que, quando aplicado sobre o granulado de adubo, melhora as suas propriedades mecânicas.

Como adequado para o revestimento de acordo com a invenção revelou-se um sistema de dois componentes de resina de poliuretano, isento de solvente e manobrável à temperatura ambiente, que endurece em pouco tempo por meio de uma ca— , tálise por aminas (vide DE 3 544 451).

processo de revestimento de acordo com a invenção ocorre num tambor especialmente construído. Por um lado, a homogeneidade da mistura é assegurada por pás misturadoras com uma conformação especial; por outro, os canais de areja mento que atravessam a camada de granulado arejam-no intensivamente. A reacção efectua-se em sistema fechado.

Os granulados para este processo de revesti, mento devem permanecer esféricos, não se pulverizarem, ser resistentes ao desgaste e a fractura, e os nutrientes neles conti dos devem ser progressivamente solúveis em água. Ê convenienteum espectro reduzido de tamanhos de grão, sendo suficiente um factor 3 entre os grânulos mais pequenos e os maiores.

Na DE 3 544 451 descreve-se um processo de revestimento no qual, para um determinado revestimento de granu lado de 15% em peso de material de revestimento, em relação ao produto final, se aplica a massa de revestimento de poli isocianato e poliol três vezes em porções de 5%, com arejamento simultâneo permanente do catalisador com azoto gasoso saturado em amina a 20² C. 0 resultado de um revestimento deste tipo é uma libertação inicial de até 18% após 24 horas (exemplo 1).

A libertação de electrólitos a partir de adubos revestidos com plástico, numa solução aquosa, determina-se por medição de conductividade.

Para tal, colocam-se 10,0 g da amostra a testar em 800 ml de água com uma condutividade inferior a 0,5 μβ/οιη. A 25² C, agita-se a água durante t dias com uma velocidade de agitação constante de 300 u/min. A alteração do teor salino da solução após t dias determina-se por medição da condu tividade.

Para o traçado de uma curva de calibração mede-se a conductividade em solução com 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 e 10,0 g de amostra dissolvida em 800ml de água, em ms/cm.

A velocidade de perda de ingrediente, R, de termina-se então com base na curva de calibração, determinando-se a velocidade média por dia, Rm, pela expressão R^^-R- tl

R é velocidade após tl dias e R a velocidade após t2 tl t2 em que dias.

prever

As caracteristicas de escoamento permitem um retardamento na libertação de nutrientes, mas não são suficientes para se concluir da presença de uma verdadeira membrana. Como indícios de uma difusão em membrana (função de membrana) devem considerar-se os seguintes:

a) um tampo de activação de membrana mensurável, e

b) a aplicabilidade da lei de difusão de Fick, de acordo com a seguinte equação diferencial.
6 dmi - κ _v	1 V	ACÍ(T) _v	_L x τ
dt- ^K	^η(τ)	f(n)	D

mi Concentração molar do componente i tempo

K constante

R/(6*rf N) R: constante dos gases perfeitos

N: número de Lorchmidt

Viscosidade membrana/solução (propriedade material do re vestimento em bom funcionamento)

diminuição dé da composição concentração do componente do grânulo) (propriedade

Factor de velocidade da partícula i com dade material da composição do grânulo) maior (proprie4 p·* Área da membrana (distribuição do tamanho de grânulo e estrutura superficial dos granulados) θ Carga de membrana na (espessura efectiva aplicada)

Temperatura em kelvin

Na equação anterior, a libertação dos nutri entes por unidade de tempo depende não só da área total de membrana, da carga de membrana e da temperatura, mas também da diferença de concentrações de cada um dos solutos no interior do granulado revestido em relação à concentração na solução no exterior do granulado.

Descobriu-se então surpreendentemente que, por um processo especial, se podem preparar granulados que no que respeita à suas cracterísticas de libertação de nutrientes apresentam todas as propriedades tipicas de uma difusão regulada por membrana. Obtiveram-se deste modo, pelo processo de acor do com a invenção, granulados revestidos que apresentam um tempo de activação de membrana cracterístico mensurável. A liberta ção dos nutrientes neles contidos é também compatível com a separação activa da reserva- de ingredientes activos da solução circundante.

Para a preparação desta membrana completa como regulador de difusão distribui-se o material de revestimen to a aplicar, constituído por poliisocianato e poliol, de modo que a espessura das camadas não exceda 10 a 30 μ,τη, de preferência 15 a 25 |im. Isto significa, num granulado de. tamanho de grão de 2 a 4 mm e um valor médio de 3,0 mm, uma quantidade de revestimento a aplicar de cerca de 1 a 30%, principalmente de 2%, em relação à massa de granulado a revestir.

Esta quantidade de massa de revestimento, após um determinado tempo de distribuição e deposição, faz-se reagir espontaneamente utilizando um vapor de amina altamente concentrado como catalizador. Este vapor de amina altamente con centrado prepara-se directamente a partir da amina não diluida,

sem ar, com uma pressão de 2 a 10 bar, de preferência de 3 a 5 bar, num caudal volumétrico de 10 a 30 ml/s.

vapor de amina altamente concentrado permite, ao contrário do que acontece na pulverização com uma mistura diluída amina-ar, atingir um potencial de catalizador muito elevado simultaneamente em todos os pontos reaccionais da nossa total de revestimento aplicada, de modo a ocorrer um endurecimento espontâneo e simultâneo sobre cada um dos grãos. As sim, a fase de gel extremamente sensível, que representa a transição entre a mistura de resina liquida e a superfície de revestimento sem cola, flui extremamente depressa sem perturbar a camada de revestimento acabada de formar.

Após se atingir a fase não pegajosa remove-se completamente a amina por arejamento e desarejamento entes da aplicação de revestimento seguinte, de modo a impedir um início precose da reacção antes da próxima fase de deposição e distribuição.

Esta separação, de acordo com a invenção, de cada uma das fases da reacção é essencial para a formação das membranas de cada um dos grãos. Uma colagem intermediária dos grãos entre si, conduziria na separação a uma erosão destes e desse modo à degradação das superfícies de revestimento forma das, o que diminuiria consideravelmente a qualidade das camadas de revestimento.

A temperatura do leito reaccional influênci cia não só a distribuição e a deposição do revestimento como também o tempo de reacção. Descobriu-se que na gama de temperaturas de 25 a 50²C, de preferência de 30 a 40⁹C, se aceleram su ficientemente a deposição e a distribuição por diminuição de viscosidade, sem que ao mesmo tempo se encurte o tempo de reação. A quantidade de catalizador ajusta-se mantendo o potencial do catalizador, a temperatura elevada, sendo por isso reduzida. A temperatura oscila com a variação da temperatura de arejamento dependendo do calor libertado no processo.

arejamento após aplicação do vapor de amina e respectivo tempo de reação, efectua-se de preferência por introdução directa de ar no interior do leito de granulado. A rápida troca gasosa que assim ocorre remove a amina do leito de granulado, preparando-o assim para a aplicação seguinte de massa de revestimento num tempo óptimo.

Para a formação da carga de membrana necessária repete-se várias vezes o processo de revestimento descrito. Verificou-se que, a uma temperatura de granulado de 30^a c no início do primeiro revestimento, por exemplo por aquecimento com ar à temperatura de 80^a C, após a terceira aplicação de revestimento se pode manter a temperatura na gama óptima de 30 a 40^a C por arrefecimento com ar à te4mperatura ambiente. Ao mesmo tempo, remove-se progressivamente a quantidade de amina. Aplica-se assim, por exemplo, com dimetilisopropilamina no primeiro passo de revestimento, 2 a 5% da massa total de revestimento. Esta pode depois, nos passos de revestimento seguintes, diminuir-se até 0,5%.

Um processo de produção reprodutível pode controlar-se fácilmente através de um programa SPS (controle de armazenamento programável).

Exemplo 1

Preparação de granulado de adubo revestido por membrana, com um tempo de libertação de nutrientes de 8 meses.

Colocam-se 450 kg de granulado esférico NPK 16-10-20 num tambor fechado e aquecem-se a 30^a C com uma corrente de ar pré-aquecido a 80^a C. Com o tambor em rotação, faz-se gotejar sobre o granulado, no primeiro passo, 8,8 kg de uma mistura de poliol-poliisocianato e mistura-se a massa conjunta durante 2 minutos .

Em seguida, sem novo fornecimento de ar, com o tambor fechado, aplica-se dimetil isopropilamina isenta de ar, através de dois difusores de 0,4 mm de diâmetro, a uma pressão de cerca de 4 bar e com um caudal volumétrico de 18,7 ml/s. Após 1 minuto de actuação baixa-se a concentração de amina no leito de granulado abaixo de 250 ppm, por arejamento e desarejamento durante 4 minutos.

Os passos sequenciais da aplicação de resina, mistura, aplicação de amina, reacção e arejamento repetem-se seis vezes, como se mostra na tabela seguinte.

Tabela

Passo Resina Catalisador Arejamento Granulado

Temperatura (² C) de

1.	8,8 Kg	0,24 Kg	80	30
2.	8,8 Kg	0,20 Kg	80	33
3.	8,8 Kg	0,18 Kg	80	35
4.	8,8 Kg	0,16 Kg	80	38
5.	8,8 Kg	0,14 Kg	20	38
6.	8,8 Kg	0,14 Kg	20	36
Total	52,8 Kg	1,06 KG

processo de revestimento com os parâmetros temperatura de arejamento e de granulado e concentração de catalisador encontra-se representado graficamente na Figura 1.

A membrana de resina assim preparada obedece às condições da equação de difusão de Fick acima apresentada.

Verifica-se principalmente uma activação de membrana mensurável, que se caracteriza especialmente a baixas temperaturas por um nítido retardamento do início da libertação

de nutrientes, como se ilustra na representação da Figura 2. Nesta representação mostra-se a esperada dependência da temperatura, de acordo com a lei de difusão de Fick, da libertação cumulativa de nutrientes a partir do granulado preparado de acordo com o Exemplo 1.

A dependência da velocidade de difusão da espessura de revestimento que envolve o granulado encontra-se, ilustrada na Figura 3. Os granulados testados que se representam nesta figura preparam-se, de acordo com o exemplo 1 com quantidades variáveis de resina.

A representação da Figura 4 mostra o compor tamento de dissolução caracteristico de um adubo NPK 16-10-20 em função das solubilidades de cada nutriente num sistema fecha do. com simulação de entrada de água e libertação de nutriente, como é de esperar no caso de um grânulo de adubo revestido ideal .

A representação da Figura 5 mostra o compor tamento real da libertação de nutrientes do granulado de adubo de acordo com a invenção preparado segundo o exemplo 1.

A alteração do comportamento do NPK ao longo do tempo, no que respeita à libertação de nutrientes do granulado de adubo revestido de acordo com o exemplo 1 (Figura 5) corresponde à teoricamente esperada (Figura 4). Este resultado analítico que a solução saturada que se encontra no interior de cada grânulo revestido origina as mesmas proporções de nutrientes na solução exterior atravessar a membrana.

A representação da Figura 6 mostra, em comparação de resultados obtidos com grânulos de granulado A de acordo com a invenção com o produto padrão B (osmocote R, Firma Sierra, Heerlen, NL), a elevada homogeneidade do produto obtido com o processo de preparação de acordo com a invenção (análogo ao do exemplo 1, com 4 passos de revestimento).

Na utilização de adubos revestidos de longa duração, destinados ao emprego na preparação de substratos, são factores críticos importantes na prática a mistura mecânica e a capacidade de armazenamento de substratos já preparado, em geral, e ainda a acção não previsível da geada.

Na representação da Figura 7 mostra-se como se comporta o granulado preparado de acordo com a invenção em comparação com outros produtos revestidos (Osmocote. R, Firma Sierra, Heerlen NL) durante o armazenamento com e sem efeito de geada temporário. Enquanto que o produto de comparação, após efeito da geada, perdeu completamente as suas propriedades de libertação retardada de nutrientes, esta propriedade pouco se altera no granulado preparado de acordo com a invenção.

Na representação da Fig. 8 mostra-se como se comporta o granulado preparado de acordo com a invenção em comparação com outros produtos revestidos (produto de comparação acima referido), no que respeita à sua resistência mecânica na preparação do substrato. Assim, verifica-se que a relação de libertação de nutrientes a partir dos granulados preparados de acordo com a invenção pouco se altera, mesmo em condições de mistura mecânica repetida, enquanto que o produto de comparação apresenta uma libertação directa de sais não aceitável a partir dos granulados deteriorados.

Claims

REIVINDICAÇÕES

- ia -

Processo para a preparação de granulados de adubo revestidos por membrana por acumulação em camada de uma mistura de poli-iso-cianato e poliol, caracterizado por a massa de revestimento se aplicar em quantidades tais que as camadas tenham uma espessura de 10-30 |im de preferência de 15-20 μπι.

Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as quantidades de revestimento a aplicar em camadas se endurecerem uma a uma após pulverização com uma amina líquida.

Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por após cada endurecimento de camada se diminuir a concentração da amina até um nível não catalificante activo, antes de se aplicar a camada seguinte.

Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se efectuar o revestimento a uma temperatura situada na gama de 25 a 50⁹ C, de preferência de 30 a 40⁹ C.

- 5a -

Utilização de granulados de adubo preparados de acordo com as reivindicações 1 a 4 para a alimentação específica de plantas com um granulado de adubo unitário, com um maior teor inicial em azoto e um maior teor final em potássio, a partir da relação nutriente disponível.

Utilização de granulados de adubo preparados de acordo com as reivindicações 1 a 4 em combinação com outros adubos análogos ou diferentes na forma de produtos mistos.

A requerente reivindica dido de patente alemão apresentado em 20 de ο N2. P 41 27 459.8.